Каучук


Реферат >> Астрономия

КАУЧУК І ГУМА

Каучук - речовина, що одержується з каучуконосних рослин, що ростуть у тропіках і утримуючих молочну рідину (латекс) у коренях, стовбурі, гілках, чи листах плодах або під корою. Гума - продукт вулканізації композицій на основі каучуку. Латекс не є соком рослини, і його роль у життєдіяльності рослини до кінця не з'ясована. Латекс містить частки, що виділяються шляхом коагуляції у виді суцільної пружної маси, називаної сирим, чи неопрацьованим, каучуком.

ДЖЕРЕЛА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКУ

Сирий натуральний каучук буває двох видів: 1) дикий каучук, що добувається з дерев, що виростають у природних умовах, кущів і лози; 2) плантаційний каучук, що добувається з оброблюваних людиною дерев і інших рослин. Протягом 19 ст. уся маса сирого каучуку промислового застосування являла собою дикий каучук, що добувався подсочкой гевеї бразильської в екваторіальних тропічних лісах Латинської Америки, з дерев і лози в екваторіальній Африці, на Малаккском півострові і Зондских островах.

ВЛАСТИВОСТІ КАУЧУКУ

Сирий каучук, призначений для наступного промислового застосування, є щільним аморфним еластичним матеріалом з питомою масою 0,91-0,92 г/см3 і показником переломлення 1,5191. Його склад неоднаковий для різних латексів і методів готування на плантації. Результати типового аналізу представлені в таблиці.

Состав (%) двух типов сырого каучука

Компонент

Копчений лист

Світлий креп

Волога

0,6

0,4

Ацетонорозчинний матеріал

2,9

2,9

Білки

2,8

2,8

Зола

0,4

0,3

Водорозчинний матеріал

1,0

1,0

Складні эфири,що не розчиняються в ацетоні

1,0

1,0

Вуглеводень каучука

91,3

91,6

 

100

100

Вуглеводень каучуку - це поліізопрен, вуглеводнева полімерна хімічна сполука, що має загальну формулу (C5H8)n. Як саме в дереві синтезується вуглеводень каучуку, невідомо. Невулканізований каучук стає м'яким і липким в теплу погоду і тендітним - у холодну. При нагріванні вище 180 С за відсутністі повітря каучук розкладається і виділяє ізопрен.

Каучук відноситься до класу ненасичених органічних сполук, що виявляють значну хімічну активність при взаємодії з іншими реакційноздатними речовинами. Так, він реагує з соляною(HCl) кислотою з утворенням гідрохлориду каучуку, а також із хлором по механізмах приєднання і заміщення з утворенням хлорованого каучуку. Атмосферний кисень діє на каучук повільно, роблячи його твердим і тендітним; озон робить те ж саме швидше. Сильні окислювачі, наприклад азотна кислота, перманганат калію і перекис водню, окисляють каучук. Він стійкий до дії лугів і помірковано сильних кислот. Каучук реагує також з воднем, сіркою, сульфатною кислотами, оксидами азоту і багатьма іншими реакційноздатними сполуками, утворює похідні, частина з яких має промислове застосування.

Каучук не розчиняється у воді, спирті чи ацетоні, однак набухає і розчиняється в бензолі, толуолі, бензині, сірковуглеці, скіпідарі, хлороформі й інших галогеновмісних розчинниках, утворюючи в’язку масу, що застосовується в якості клея.

Вуглеводень каучуку присутній у латексі у виді суспензії дрібних часток, розмір яких складає від 0,1 до 0,5 мкм. Самі великі частки видно через ультрамікроскоп: вони знаходяться в стані безупинного руху, що може служити ілюстрацією явища броунівського руху.

Кожна каучукова частка несе негативний заряд. Якщо через латекс пропускати струм, то такі частки будуть рухатися до позитивного електрода (аноду) і осідати на ньому. Це явище використовується в промисловості для нанесення покриттів на металеві предмети. На поверхні каучукових часток присутні абсорбовані білки, що перешкоджають зближенню латексних часток і їхнії коагуляції. Заміняючи речовину, адсорбована на поверхні частки, можна змінити знак її заряду, і тоді каучукові частки будуть осідати на катоді.

Каучук володіє двома важливими властивостями, що обумовлюють його промислове застосування. У вулканізованому стані він пружний і після розтягання приймає первісну форму; у невулканізованому стані він пластичний, тобто тече під впливом чи тепла тиску.

Одна властивість каучуків унікальна: при розтяганні вони нагріваються, а при стиску - прохолоджуються. Навпаки, при нагріванні каучук стискується, а при охолодженні - розширюється, демонструючи явище, назване ефектом Джоуля. При розтяганні на декілька сотих відсотка молекули каучуку орієнтуються до такого ступеня, що його волокна дають рентгенограму, властиву кристалу. Молекули каучуку, добутого з гевеї, мають цис–конфігурацію, а молекули балати і гутаперчі - транс-конфігурацію. Будучи поганим провідником електрики, каучук використовується і як електричний ізолятор.

ОБРОБКА КАУЧУКУ І ВИРОБНИЦТВО ГУМИ

Пластикація. Одна з найважливіших властивостей каучуку - пластичність - використовується у виробництві гумових виробів. Щоб змішати каучук з іншими інгредієнтами гумової суміші, його потрібно спочатку пом’ягшують,або пластикують, шляхом механічної чи термічної обробки. Цей процес називається пластикацією каучуку. Відкриття Т.Хенкоком у 1820 році можливостей пластикации каучуку мало величезне значення для гумової промисловості. Його пластикатор складався із шипованного ротора, що обертається в шипованому підлогою циліндрі; цей пристрій мав ручний привід. У сучасній гумовій промисловості використовуються три типи подібних машин для введення інших компонентів гумової суміші в каучук. Це - каучукотерка, змішувач Бенбери і пластикатор Гордона.

Використання грануляторів - машин, що розрізають каучук на маленькі гранули чи пластинки однакових розмірів і форм, - полегшує операції по дозуванню і керуванню процесом обробки каучуку. каучук подається в гранулятор по виходу з пластикатора. Гранули, що виходять, змішуються з вуглецевою сажею й оліями в змішувачі Бенбери, утворюючи маткову суміш, яка також гранулюється. Після обробки в змішувачі Бенбери виробляється змішування з вулканизуючими речовинами, сіркою і прискорювачами вулканізації.

Готування гумової суміші. Хімічна сполука тільки з каучуку і сірки мала б обмежене практичне застосування. Щоб поліпшити фізичні властивості каучуку і зробити його більш придатним для експлуатації в різних застосуваннях, необхідно модифікувати його властивості шляхом додавання інших речовин. Усі речовини, що змішуються з каучуком перед вулканізацією, включаючи сірку, називаються інгредієнтами гумової суміші. Вони викликають як хімічні, так і фізичні зміни в каучуку. Їхнє призначення - модифікувати твердість, міцність і ударну в'язкість і збільшити стійкість до стирання, оліям, кисню, хімічним розчинникам, теплу і розтріскуванню. Для виготовлення гум різних застосувань використовуються різні склади.

Прискорювачі й активатори. Деякі хімічно активні речовини, названі прискорювачами, при використанні разом із сіркою зменшують час вулканізації і поліпшують фізичні властивості каучуку. Прикладами неорганічних прискорювачів є свинцеве білило, свинцевий глет (монооксид свинцю), вапно і магнезія (оксид магнію). Органічні прискорювачі набагато більш активні і є важливою частиною майже будь-якої гумової суміші. Вони вводяться в суміш у відносно малій частці: звичайно буває досить від 0,5 до 1,0 частини на 100 частин каучуку. Більшість прискорювачів цілком виявляє свою ефективність у присутності активаторів, таких, як окис цинку, а для деяких потрібно органічна кислота, наприклад стеаринова. Тому сучасні рецептури гумових сумішей звичайно включають окис цинку і стеаринову кислоту.

Пом’якшувачі і пластифікатори. Пом’якщувачі і пластифікатори звичайно використовуються для скорочення часу готування гумової суміші і зниження температури процесу. Вони також сприяють дисперсії інгредієнтів суміші, викликаючи набрякання чи розчинення каучуку. Типовими пом’якшувачами є парафінова і рослинна олії, воски, олеиїновая і стеаринова кислоти, хвойна смола, кам'яновугільна смола і каніфоль.

Упрочняющие наполнители. Деякі речовини підсилюють каучук, додаючи йому міцність і опірність зносу. Вони називаються ущільнюючими наповнювачами. Вуглецева (газова) сажа в тонко здрібненій формі - найбільш розповсюджений ущільнюючий наповнювач; відносно дешевий і є одним з найефективніших речовин такого роду. Протекторна гума автомобільної шини містить приблизно 45 частин вуглецевої сажі на 100 частин каучуку.

Іншими широко використовуваними ущільнюючими наповнювачами є окис цинку, карбонат магнію, кремнезем, карбонат кальцію і деякі глини, однак усі вони менш ефективні, чим газова сажа.

Наполнители. На зорі каучукової промисловості ще до появи автомобіля деякі речовини додавалися до каучуку для здешевлення одержуваних з нього продуктів. Зміцнення ще не мало великого значення, і такі речовини просто служили для збільшення обсягу і маси гуми. Їх називають наповнювачами чи інертними інгредієнтами гумової суміші. Розповсюдженими наповнювачами є барити, крейда, деякі глини і діатоміт.

Антиоксиданти. Використання антиоксидантів для збереження потрібних властивостей гумових виробів у процесі їхнього старіння й експлуатації почалося після Другої світової війни. Як і прискорювачі вулканізації, антиоксиданти - складні органічні сполуки, що при концентрації 1-2 частини на 100 частин каучуку перешкоджають росту твердості і крихкості гуми. Вплив повітря, озону, тепла і світла - основна причина старіння гуми. Деякі антиоксиданти також захищають гуму від ушкодження при вигині і нагріванні.

Пігменти. Ущільнюючі й інертні наповнювачі й інші інгредієнти гумової суміші часто називають пігментами, хоча використовуються і дійсні пігменти, що додають колір гумовим виробам. Оксиди цинку і титана, сульфід цинку і літопон застосовуються як білі пігменти. Жовтий крон, жалізоокисний пігмент, сульфід сурми, ультрамарин і лампова сажа використовуються для додання виробам різних колірних відтінків.

Каландування. Після того як сирий каучук пластицирован і змішаний з інгредієнтами гумової суміші, він піддається подальшій обробці перед вулканізацією, щоб додати йому форму кінцевого виробу. Тип обробки залежить від області застосування гумового виробу. На цій стадії процесу широко використовуються каландрование і екструзія.

Каландри являють собою машини, призначені для розкочування гумової суміші в аркуші чи промазки нею тканин. Стандартний каландр звичайно складається з трьох горизонтальних валів, розташованих один над іншим, хоча для деяких видів робіт використовуються чотирьохвальні і п’ятивальні каландри. Порожні каландрові вали мають довжину до 2,5 м і діаметр до 0,8 м. До валів підводяться пара і холодна вода, щоб контролювати температуру, вибір і підтримку якої мають вирішальне значення для одержання якісного виробу з постійною товщиною і гладкою поверхнею. Сусідні вали обертаються в протилежних напрямках, причому частота обертання кожного вала і відстань між валами точно контролюються. На каландрі виконуються нанесення покриття на тканині, промазка тканин і розкочування гумової суміші в аркуші.

Екструзія. Екструдер застосовується для формования труб, шлангів, протекторів шин, камер пневматичних шин, ущільнювальних прокладок для автомобілів і інших виробів. Він складається зі сталевого циліндричного корпуса, обладнамого сорочкою для нагрівання чи охолодження. Щільно прилягаючий до корпуса шнек подає невулканізовану гумову суміш, попередньо нагріту на вальцах, через корпус до голівки, у яку вставляється змінний формующий інструмент, що визначає форму одержуваного виробу. Вихідний з голівки виріб звичайний прохолоджується струменем води. Камери пневматичних шин виходять з екструдера у виді безупинної трубки, що потім розрізається на частині потрібної довжини. Багато виробів, наприклад ущільнювальні прокладки і невеликі трубки, виходять з екструдера в остаточній формі, а потім вулканізуються. Інші вироби, наприклад протектори шин, виходять з екструдера у виді прямих заготовок, що згодом накладаються на корпус шини і привулканізовуються до нього, змінюючи свою первісну форму.

Вулканізація. Далі необхідно вулканізувати заготовку, щоб одержати готовий виріб, придатний до експлуатації. Вулканізація проводиться декількома способами. Багатьом виробам надається остаточна форма тільки на стадії вулканізації, коли укладена в металеві форми гумова суміш піддається впливу температури і тиску. Автомобільні шини після зборки на барабані формуются до потрібного розміру і потім вулканізуються в рифлених сталевих формах. Форми встановлюються одна на іншу у вертикальному вулканізаційному автоклаві, і в замкнутий нагрівач запускається пара. У невулканізовану заготовку шини вставляється пневмомешок тієї ж форми, що і камера шини. По гнучких мідних трубках у нього запускаються повітря, пара, гаряча вода окремо чи в сполученні один з одним; вони слугують для передачі тиску даного середовища, розсовують каркас шини, змушуючи каучук втікати у фасонні поглиблення форми. У сучасній практиці технологи прагнуть до збільшення числа шин, вулканизуемих в окремих вулканізаторах, названих прес-формами. Ці литі прес-форми мають порожні стінки, що забезпечують внутрішню циркуляцію пари, гарячої води і повітря, що підводять тепло до заготовки. У заданий час прес-форми автоматично відкриваються.

Були розроблені автоматизовані вулканізаційні преси, що вставляють у заготовку шини варильну камеру, вулканізуют шину і видаляють варильну камеру з готової шини. Варильна камера є складовою частиною вулканізаційного преса. Камери шин вулканизуются в подібних прес-формах, що мають гладку поверхню. Середній час вулканізації однієї камери складає близько 7 хв при 155 С. При менших температурах час вулканізації зростає.

Багато виробів меншого розміру вулканізуютбся в металевих прес-формах, що розміщаються між рівнобіжними плитами гідравлічного преса. Плити преса всередині порожні, щоб забезпечити доступ пари для нагрівання без безпосереднього контакту з виробом. Виріб одержує тепло тільки через металеву прес-форму.

Багато виробів вулканізуються нагріванням у повітрі чи вуглекислому газі. Прогумована тканина, одяг, плащі і гумове взуття вулканизуются таким способом. Процес звичайно проводиться у великих горизонтальних вулканізаторах з паровою сорочкою. Гумові суміші, вулканізовані сухим теплом, звичайно містять меншу добавку сірки, щоб виключити вихід частини сірки на поверхню виробу. Для зменшення часу вулканізації, що, як правило, більше, ніж при вулканізації відкритою парою чи під пресом, використовуються речовини-прискорювачі.

Деякі гумові вироби вулканізуються зануренням у гарячу воду під тиском. Аркушевий каучук намотується між шарами мусліну на барабан і вулканізується в гарячій воді під тиском. Гумові груші, шланги, ізоляція для проводів вулканизуются у відкритій парі. Вулканізатори звичайно являють собою горизонтальні циліндри з щільно підігнаними кришками. Пожежні шланги вулканизуются пором із внутрішньої сторони й у такий спосіб відіграють роль власних вулканізаторів. Каучуковий шланг втягується усередину плетеного бавовняного шланга, до них прикріплюються сполучні фланці та в середину заготівлі на заданий час під тиском нагнітається пара.

Вулканізація без підведення тепла може проводитися за допомогою хлористої сірки S2Cl2 шляхом або занурення в розчин, або впливу пар. Тільки тонкі аркуші чи такі вироби, як фартухи, купальні шапочки, напальчники чи хірургічні рукавички, вулканизуются таким способом, оскільки реакція протікає швидко, а розчин при цьому не проникає глибоко в заготівлю. Додаткова обробка аміаком необхідна для видалення кислоти, що утвориться в процесі вулканізації.

ТВЕРДА ГУМА

Вироби з твердої гуми відрізняються від виробів з м'якої гуми головним чином кількістю сірки, використовуваної при вулканізації. Коли кількість сірки в гумовій суміші перевищує 5%, у результаті вулканізації виходить тверда гума. Гумова суміш може містити до 47 частин сірки на 100 частин каучуку; при цьому виходить твердий і твердий продукт, називаний ебонітом, оскільки схожий на ебенове (чорне) дерево. Виробу з твердої гуми володіють гарними діелектричними властивостями і використовуються в електротехнічній промисловості як ізолятори, наприклад у розподільних щитах, качанах, розетках, телефонах і акумуляторах. Виготовлені з застосуванням твердої гуми труби, клапани й арматура застосовуються в тих областях хімічної промисловості, де потрібна корозійна стійкість. Виготовлення дитячих іграшок - ще одна стаття споживання твердої гуми.

СИНТЕТИЧНИЙ КАУЧУК

Синтез каучуку, який відбувається в дереві, ніколи не виконувався в лабораторії. Синтетичні каучуки є еластичними матеріалами; вони подібні з натуральним продуктом по хімічних і фізичних властивостях, але відрізняються від нього структурою.


Синтез аналога натурального каучуку (1,4-цис-полиизопрена і 1,4-цис-полібутадиєна). Натуральний каучук, одержаний з гевеї бразильської, має структуру, що складається на 97,8% з 1,4-цис-поліізопрену:

Синтез 1,4-цис-полізопрену проводився декількома різними шляхами з використанням регулюючих стереоструктуру каталізаторів, і це дозволило налагодити виробництво різних синтетичних еластомерів. Каталізатор Циглера складається з триетилалюмінію і чотирьоххлористого титана; він змушує молекули ізопрену поєднуватися (полімеризуватися) з утворенням гігантських молекул 1,4-цис-поліізопрену (полімеру). Аналогічно, металевий літій чи алкіл- і алкилетилові сполуки, наприклад бутиллітій, служать каталізаторами полімеризації ізопрену в 1,4-цис-поліізопрен. Реакції полімеризації з цими каталізаторами проводяться в розчині з використанням вуглеводнів нафти як розчинники. Синтетичний 1,4-цис-поліізопрен має властивості натурального каучуку і може використовуватися як його заступник у виробництві гумових виробів.

Полібутадієн, на 90-95% складається з 1,4-цис-изомера, також був синтезований за допомогою регулюючих стереоструктуру каталізаторів Циглера, наприклад триетилалюмінію і чотирьохйодитого титана. Інші регулюючі стереоструктуру каталізатори, наприклад хлорид кобальту й алкілалюминій, також дають полібутадієн з високим (95%) вмістом 1,4-цис-ізомера. Бутиллитий теж здатний полимеризовать бутадієн, однак дає полібутадієн з меншим (35-40%) змістом 1,4-цис-ізомера. 1,4-цис-полибутадіен має надзвичайно високу еластичність і може використовуватися як наповнювач натурального каучуку.

Тіокол (полісульфідний каучук). У 1920, намагаючись одержати новий антифриз з етиленхлориду і полісульфіду натрію, Дж.Патрик замість цього відкрив нову каучукоподібну речовину, названу ним тіоколом. Тіокол високостійкий до бензину й ароматичних розчинників. Він має гарні характеристики старіння, високий опір раздиру і низьку проникність для газів. Не будучи дійсним синтетичним каучуком, він знаходить застосування для виготовлення гум спеціального призначення.

Неопрен (поліхлоропрен). У 1931 компанія "Дюпон" оголосила про створення каучукоподібного полімеру, чи эластомера, названого неопреном. Неопрен виготовляють з ацетилену, що, у свою чергу, одержують з вугілля, вапняку і води. Ацетилен спочатку полімеризують до вінілацетилену, з якого шляхом додавання соляної кислоти роблять хлоропрен. Далі хлоропрен полімеризують до неопрена. Крім маслостійкості неопрен має високу тепло- і хімічну стійкість і використовується у виробництві шлангів, труб, рукавичок, а також деталей машин, наприклад шестерень, прокладок і приводних ременів.

Буна S (SBR, бутадиенстирольный каучук). Синтетичний каучук типу буна S, що позначається як SBR, виробляється у великих реакторах із сорочкою, чи автоклавах, у яких завантажують бутадієн, стирол, мило, воду, каталізатор (персульфат калію) і регулятор росту ланцюга (меркаптан). Мило і вода служать для емульгування бутадієну і стиролу і приведення їхній у близький контакт із каталізатором і регулятором росту ланцюга. Вміст реактора нагрівається до приблизно 50° С и перемішується протягом 12-14 ч; за цей час у результаті процесу полімеризації в реакторі утвориться каучук. Латекс, що виходить, містить каучук у формі малих часток і має вид молока, що дуже нагадує натуральний латекс, добутий з дерева.

Латекс із реакторів обробляється преривачем полімеризації для зупинки реакції з антиоксидантом для збереження каучуку. Потім він очищається від надлишку бутадієну і стиролу. Щоб відокремити (шляхом коагуляції) каучук від латексу, він обробляється розчином хлориду натрію (харчової солі) у кислоті або розчином сульфату алюмінію, що відокремлюють каучук у формі дрібної крихти. Далі крихта промивається, сушиться в печі і пресується в стоси.

З усіх еластомерів SBR використовується найбільше широко. Більше всього його йде на виробництво автомобільних шин. Цей еластомер подібний по властивостях з натуральним каучуком. Він не маслостоек і в більшості випадків виявляє низьку хімічну стійкість, але має високий опір удару і стиранню.

Латекси для емульсійних фарб. Бутадієн-стирольні латекси широко використовуються в емульсійних фарбах, у яких латекс утворить суміш з пігментами звичайних фарб. У такому застосуванні вміст стиролу в латексі повинен перевищувати 60%.

Низькотемпературний маслонаповнений каучук. Низькотемпературний каучук - особливий тип каучуку SBR. Він виробляється при 5° С и забезпечує кращу зносостійкість шин, чим стандартний SBR, отриманий при 50° С. Зносостійкість шин ще більш підвищується, якщо низькотемпературному каучуку додати високу ударну в'язкість. Для цього в базовий латекс додають деякі нафтові олії, називані нафтовими мягчителями. Кількість олії, що додається, залежить від необхідного значення ударної в'язкості: чим воно вище, тим більше вводиться олії. Додана олія діє як мягчитель твердого каучуку. Інші властивості маслонаповненого низькотемпературного каучуку такі ж, як у звичайного низькотемпературних.

Буна N (NBR, бутадиенакрилонитрильный каучук). Разом з буна S у Німеччині був також розроблений маслостойкий тип синтетичного каучуку за назвою пербунан, чи буна N. Основний компонент цього нитрильного каучуку - також бутадієн, що сополимеризуется з акрилонітрилом власне кажучи по тім же механізмі, що і SBR. Сорту NBR розрізняються змістом акрилонитрила, кількість якого в полімері варіює від 15 до 40% у залежності від призначення каучуку. Нитрильные каучуки маслостойки в ступені, що відповідає змісту в них акрилонитрила. NBR використовувався в тих видах військового устаткування, де була потрібна маслостійкість, наприклад у шлангах, що самоущільнюються паливних елементах і конструкціях транспортних засобів.

Бутилкаучук. Бутилкаучук - ще один синтетичний каучук - був відкритий у 1940. Він чудовий своєю низькою газопроникністю; камера шини з цього матеріалу утримує повітря в 10 разів довше, ніж камера з натурального каучуку. Бутилкаучук виготовляють полімеризацією ізобутілену, одержуваного з нафти, з малою добавкою ізопрену при температурі 100° С.

Ця полімеризація не є емульсійним процесом, а проводиться в органічному розчиннику, наприклад метилхлориді. Властивості бутилкаучука можуть бути сильно поліпшені термообробкою маткової суміші бутилкаучука і газової сажі при температурі від 150 до 230 С. Недавно бутилкаучук знайшов нове застосування як матеріал для протекторів шин через його гарні ходові характеристики, відсутності шуму і чудового зчеплення з дорогою. Бутилкаучук несумісний з натуральним каучуком і SBR і не може бути змішаний з ними. Однак після хлорування до хлорбутилкаучука він стає сумісним з натуральним каучуком і SBR. Хлорбутилкаучук зберігає низьку газопроникність. Ця властивість використовується при виготовленні змішаних продуктів хлорбутилкаучука з натуральним чи каучуком SBR, що служать для виробництва внутрішнього шару безкамерних шин.

Етиленпропіленовий каучук. Сополімери етилена і пропіляна можуть бути отримані в широких діапазонах складів і молекулярних мас. Еластоміри, що містять 60-70% етилена, вулканізуються з пероксидами і дають вулканізат з гарними властивостями. Етиленпропіленовий каучук має чудову атмосферо- і озоностойкость, високу термо-, олія- і зносостійкість, але також і високу повітропроникність. Такий каучук виготовляється з дешевих сировинних матеріалів і знаходить численні застосування в промисловості.

Найбільше широко застосовуваним типом етиленпропіленового каучуку є потрійний етиленпропіленовий каучук (з дієновим сомономером). Він використовується в основному для виготовлення оболонок проводів і кабелів, одношарової покрівлі і як присадку для мастил . Його мала щільність і чудова озоно- і атмосферостійкість обумовлюють його застосування як покрівельний матеріал.

Вистанекс. Вистанекс, чи поліізобутилен, - полімер ізобутілену, також одержуваний при низьких температурах. Він подібний каучуку по властивостях, але на відміну від каучуку є насиченим вуглеводнем і, виходить, не може бути піддадуть вулканізації. Поліізобутилен озоностійкий.

Коросил. Коросил, каучукоподібний матеріал, - це пластифікований полівінілхлорид, виготовлений з вінілхлориду, що, у свою чергу, одержують з ацетилену і соляної кислоти. Коросил чудово стійкий до дії окислювачів, у тому числі озону, азотної і хромової кислот, і тому використовується для внутрішнього облицювання цистерн із метою захисту їх від корозії. Він непроникний для води, олій і газів і в силу цього знаходить застосування як покриття для тканин і папера. Каландрований матеріал використовується у виробництві плащів, душових фіранок і шпалер. Низьке водопоглинання, висока електрична міцність, негорючість і високий опір старінню роблять пластифікований полівінілхлорид придатний для виготовлення ізоляції проводів і кабелів.

Поліуретан. Клас еластомерів, відомих як поліуретани, знаходить застосування у виробництві пеноматеріалів, клеїв, покриттів і формованих виробів. Виготовлення поліуретанів включає кілька стадій. Спочатку одержують складний поліефір реакцією дикарбонової кислоти, наприклад адипінової, з багатоатомним спиртом, зокрема этиленгликолем чи диетиленгликолем. Поліефір обробляють диизоцианатом, наприклад толуілен-2,4-диізоціанатом чи метилендифенилендиизоцианатом. Продукт цієї реакції обробляють водою і придатним каталізатором, зокрема n-етилморфоліном, і одержують пружний чи гнучкий пінополіуретан. Додаючи диизоцианат, одержують формовані вироби, у тому числі шини. Змінюючи співвідношення гліколю і дикарбонової кислоти в процесі виробництва складного поліефіру, можна виготовити поліуретани, що використовуються як клеї . Пінополіуретани вогнестійкі, мають високу міцність на розтягання, дуже високий опір раздиру і стиранню. Вони виявляють винятково високу несучу здатність і гарний опір старінню. Вулканізовані поліуретанові каучуки мають високі міцність на розтягання, опір стиранню, роздиранню і старінню. Був розроблений процес одержання поліуретанового каучуку на основі простого поліефіру. Такий каучук добре поводиться при низьких температурах і стійкий до старіння.

Кремнійорганічний каучук. Кремнійорганічні каучуки не мають собі рівних по придатності до експлуатації в широкому температурному інтервалі (від 73 до 315° С). Для вулканізованих кремнійорганічних каучуків була досягнута міцність на розтягання близько 14 Мпа. Їхній опір старінню і діелектричним характеристикам також дуже високі.

Хайпалон (хлорсульфоэтиленовый каучук).Цей еластомер хлорсульфонированного полиетилена одержують обробкою полиетилена хлором і двоокисом сірки. Вулканізований хайпалон надзвичайно озоно- і атмосферостійкий і має гарну термо- і хімічну стійкість.

Фторовмісні еластоміри. Еластомер кель-F - сополимер хлортрифторетилену і вініліденфториду. Цей каучук має гарну термо- і маслостійкість. Він стійкий до дії корозійно-активних речовин, негорючий і придатний до експлуатації в інтервалі від 26 до 200° С. Витон А и флюорел - сополімери гексафторпропилена і винилиденфторида. Ці еластомери відрізняються чудовою стійкістю до дії тепла, кисню, озону, атмосферних факторів і сонячного світла. Вони мають задовільні низькотемпературні характеристики і придатні до експлуатації до 21° С. Фторовмісні еластоміри використовуються в тих додатках, де потрібно стійкість до дії тепла й олій.

Спеціалізовані еластомери. Виробляються спеціалізовані еластомери з різноманітними фізичними властивостями. Багато з них є дуже дорогими. Найбільш важливі з них - акрилатні каучуки, хлорсульфонирований поліетилен, сополімери простих і складних ефірів, полімери на основі епихлоргидрина, фторировані полімери і термопластичні блок-сополимери. Вони використовуються для виготовлення ущільнень, прокладок, шлангів, оболонок проводів і кабелів і клеїв.

Натуральний каучук являє собою полімер ізопрену, його склад відповідає формулі:

У СРСР синтетичний каучук почав уперше вироблятися в промислових масштабах у 19321 по способі С. В. Лебедєва. Цей спосіб полягав у полімеризації бутадієну-1,3 у присутності металевого натрію як каталізатор:

nсн2 = СН - СН =CH2 (- СН2 - СН = СН - СН2 -)n

бутадієн-1,3 бутадиеновый каучук

(полибуталиен)

Такий каучук уступає по властивостях натуральному: він менш еластичний, виробу з нього швидше зношуються.

Каучук використовують у виробництві шин, гумовотехнічних виробів, клеїв, ебоніту, медичних і побутових виробів.

ЛІТЕРАТУРА

  • Справочник резинщика. М., 1971

  • Догадкин Б.А. Химия эластомеров. М., 1981

  • Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Расчеты и конструирование резиновых изделий. Л., 1987

13